劉天元

【摘 要】可編程邏輯控制器簡稱PLC，當(dāng)前PLC已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的電子運(yùn)算操作裝置當(dāng)中，它能夠利用編制程序內(nèi)的存儲區(qū)來執(zhí)行邏輯、順序、定時及算數(shù)等運(yùn)算指令，而且利用相關(guān)設(shè)備還可以實(shí)現(xiàn)模擬式、數(shù)字式的輸入輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)過程的控制。對此，本文就PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行簡單的分析，并提出一些可供參考的意見與措施。

【關(guān)鍵詞】PLC；工業(yè)控制系統(tǒng)；設(shè)計；實(shí)現(xiàn)

1.基于PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計

控制系統(tǒng)的核心是軟件，整個工業(yè)控制系統(tǒng)的控制調(diào)度、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)存儲、狀態(tài)顯示等環(huán)節(jié)。其中主要包含了主控PC程序、界面PC程序、PLC程序及動畫PC程序，但從整體來看，PC程序和PLC程序是最為重要的。

在工業(yè)控制系統(tǒng)當(dāng)中，PLC程序主要是起到生產(chǎn)線全過程控制、數(shù)據(jù)采集處理及邏輯運(yùn)算的作用，在PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)中包含了有電源模塊、內(nèi)部存儲器模塊、CPU模塊等，而這些模塊根據(jù)一定的規(guī)則可以實(shí)現(xiàn)自由組合與配置。在實(shí)際的工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計上，為了進(jìn)一步方面其設(shè)計與調(diào)試，因此往往會根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際需要來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上所有設(shè)備的手動、半自動與自動控制操作，因此PLC程序在設(shè)計上也應(yīng)該與此三種控制模式對應(yīng)，具體如下。

1.1自動模式

在生產(chǎn)線處于自動運(yùn)行狀態(tài)時，PLC會自動進(jìn)入自動模式并受到遠(yuǎn)程主控PC的程序控制及運(yùn)行，在連續(xù)性的完成控制動作之后便不再受到文本顯示器的控制。

1.2半自動模式

如果生產(chǎn)線處于調(diào)試或錯誤狀態(tài)時，PLC程序能夠進(jìn)入到半自動模式中，此時PLC半自動動作將會受到文本顯示器的控制來完成操作。

1.3手動模式

如果生產(chǎn)線處于調(diào)試或錯誤狀態(tài)時，PLC程序能夠進(jìn)入到手動模式中，同半自動模式一樣，PLC手動動作將會受到文本顯示器的控制來完成操作。

其次，PLC工業(yè)控制系統(tǒng)主控PC程序的設(shè)計本身就是極為復(fù)雜的一項(xiàng)工程，因此要想搭建出一個功能強(qiáng)大、科學(xué)合理的程序框架極為重要，正因如此在PLC程序的整體設(shè)計上更應(yīng)該引起重視。根據(jù)現(xiàn)代經(jīng)典程序設(shè)計方法來看，PC程序的設(shè)計首先要對其實(shí)際需求，即哪些功能需要得以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析，同時在PC程序與其他設(shè)備間關(guān)系上的處理上也要合理對待。此外，各程序模塊的劃分、各模塊相應(yīng)功能的實(shí)現(xiàn)都應(yīng)該得到考慮，在這些功能都得到實(shí)現(xiàn)之后再行調(diào)試程序模塊并進(jìn)行整體性能上的優(yōu)化。

以卷煙生產(chǎn)設(shè)備為例，生產(chǎn)卷煙所需的卷接、制絲及包裝設(shè)備，PLC控制系統(tǒng)在卷煙生產(chǎn)線中起著決定性作用，從某種程度上來說，PLC是否能夠準(zhǔn)確的接受指令并嚴(yán)格按照程序執(zhí)行命令關(guān)系到產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量與效率。當(dāng)前我國大多數(shù)卷煙設(shè)備PLC主要為兩種模式，即整體式與模塊式，二者各有優(yōu)劣。整體式PLC體積小，但是輸入輸出端子個數(shù)固定，而模塊式PLC則可以結(jié)合所需來進(jìn)行拓展，但是它一旦發(fā)生故障很容易由于接線處較為復(fù)雜難以找出問題所在?？偠灾?，雖然PLC在卷煙生產(chǎn)線的生產(chǎn)中有著很強(qiáng)的抗干擾能力，但是在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中，其存在的干擾問題還是比較復(fù)雜的， 因此PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計必須要對這一個問題加以考慮，避免運(yùn)算或程序錯誤現(xiàn)象的發(fā)生。

另外，PLC的上位機(jī)為主控PC，它的任務(wù)主要是負(fù)責(zé)向PLC程序發(fā)出控制命令，并寫入執(zhí)行控制任務(wù)的時間，然后PLC程序能夠讀取到當(dāng)前設(shè)備的工作狀態(tài)、時間及自檢時間參數(shù)等指標(biāo)。但是對于界面PC來說，界面PC的客戶機(jī)才是主控PC，它只需要接受界面PC所發(fā)出的操作指令，并反饋相應(yīng)的工作狀態(tài)與信息即可。需要注意的是，就主控PC自身來看，它還需要對各個設(shè)備反饋的各類狀態(tài)、數(shù)據(jù)與命令分類進(jìn)行計算、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)工作，如果從整體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行細(xì)分，一般分為下列三個重要模塊。

（1）數(shù)據(jù)庫模塊，負(fù)責(zé)主控PC對系統(tǒng)所收發(fā)的命令進(jìn)行分類計算、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)。

（2）PLC通訊模塊，實(shí)現(xiàn)主控PC同PLC之間控制命令與數(shù)據(jù)的相互傳輸。

（3）PC間通訊模塊（一般為界面PC同動畫PC間的通訊模塊），實(shí)現(xiàn)此二者之間的數(shù)據(jù)、控制命令的相互傳輸。

2.生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的調(diào)試與生產(chǎn)

2.1控制系統(tǒng)模板的測試

眾所周知，工業(yè)控制系統(tǒng)的調(diào)試模塊大多都集中在PLC、液壓及機(jī)械等硬件設(shè)備的調(diào)試上，但是液壓、機(jī)械設(shè)備經(jīng)常會因?yàn)閬碜杂谕獠織l件及現(xiàn)場環(huán)境的影響，因此人們很大程度上都會在PLC、液壓、機(jī)械設(shè)備的調(diào)試上進(jìn)行調(diào)整，以最大限度的降低外部環(huán)境對硬件設(shè)備所造成的影響。

就機(jī)床而言，它有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、繁瑣的工序，而且在各個執(zhí)行結(jié)構(gòu)的運(yùn)動位置上都有著較為嚴(yán)格的限制條件，因此在編寫PLC整體程序之前首先應(yīng)該對該設(shè)備內(nèi)部各機(jī)構(gòu)單獨(dú)的進(jìn)行編程設(shè)計，在此過程中可以通過運(yùn)用文本顯示器等設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)試，從而保證其準(zhǔn)確性，如果在此過程中出現(xiàn)錯誤則應(yīng)該及時調(diào)整，一直到正確調(diào)試通過。其次，在單獨(dú)機(jī)構(gòu)調(diào)試無誤、完畢之后應(yīng)將機(jī)床內(nèi)的各機(jī)構(gòu)程序進(jìn)行整合，同時在PLC端口接入到臨時主動PC時開始在線控制機(jī)床的整體動作，盡可能的實(shí)現(xiàn)主控PC收發(fā)命令的良好效果。最后在PLC整體程序確認(rèn)無誤之后就可以同主控PC聯(lián)機(jī)，進(jìn)而讓主控PC能夠達(dá)到控制所有工位、所有設(shè)備的遠(yuǎn)程控制的目的，并系統(tǒng)調(diào)試整個生產(chǎn)線。

2.2生產(chǎn)線的初始化

通常情況下在生產(chǎn)線控制系統(tǒng)整體運(yùn)行之前應(yīng)該對生產(chǎn)線上各機(jī)構(gòu)設(shè)備進(jìn)行初始化工作，在這一環(huán)節(jié)中主要包含設(shè)備復(fù)位及設(shè)備自檢這兩個方面。設(shè)備復(fù)位實(shí)際上就是讓所有設(shè)備內(nèi)所有機(jī)構(gòu)回復(fù)到初始位置，這一過程有利于下一步生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運(yùn)行；設(shè)備自檢則不斷會對設(shè)備上所有傳感器進(jìn)行檢測，而且還會對所有執(zhí)行動作參數(shù)預(yù)先采集并發(fā)送到生產(chǎn)線上，確保設(shè)備在自動模式生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)同實(shí)際執(zhí)行時間的對比?？偟膩碚f，如果設(shè)備復(fù)位和設(shè)備自檢過程中如果工業(yè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)了錯誤信息，那么就必須要嚴(yán)格的按照錯誤信息來重新進(jìn)行調(diào)試，直至設(shè)備復(fù)位及設(shè)備自檢順利完成，這樣便可以開始正常的工作運(yùn)行。

2.3生產(chǎn)線的正式運(yùn)行

對于生產(chǎn)線而言，其正式的工作運(yùn)行是通過界面PC直接進(jìn)行控制和操作的，工作人員只需要在界面PC上進(jìn)行簡單的操作就能夠達(dá)到控制整個生產(chǎn)線運(yùn)行的目的。下面給出了一則表格，反映出了生產(chǎn)線在正常的工作運(yùn)行當(dāng)中實(shí)際性能指標(biāo)同手動作業(yè)的比較：

生產(chǎn)性能指標(biāo)對比表

從上表可以明顯的看出，生產(chǎn)線投入正常的運(yùn)行工作之后能夠達(dá)到最初設(shè)計的要求，而且同傳統(tǒng)的手動作業(yè)方式相比具有效率高、耗時小、人員少、安全、靈活的特點(diǎn)。生產(chǎn)線控制操作人員僅僅只需要在控制室利用界面PC就能夠?qū)崿F(xiàn)整條生產(chǎn)線的全面控制，即使在運(yùn)作當(dāng)中會出現(xiàn)錯誤，控制系統(tǒng)也能夠自動停止生產(chǎn)線，從而避免安全事故問題的發(fā)生。值得一提的是，在發(fā)生錯誤之后能夠在界面PC上反映出具體的出錯設(shè)備與信息，這對于方便工作人員檢修、調(diào)試具有重要的作用。

3.結(jié)語

總而言之，PLC作為現(xiàn)代控制技術(shù)的核心內(nèi)容，已經(jīng)成功的設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的全自動控制，當(dāng)前很多單位都已經(jīng)將PLC應(yīng)用到生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中并取得了良好效果。從整體上看，通過大量的生產(chǎn)測試表明，PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)能夠達(dá)到擬定的要求，這對于全面提高生產(chǎn)工作自動化程度、降低生產(chǎn)現(xiàn)場的風(fēng)險有著重要意義。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]侯美華.可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用[J].電氣開關(guān)，2000（06）.

[2]張?zhí)m訓(xùn)，蘇元敏.淺談PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)[J].商場現(xiàn)代化，2008（24）.

[3]賈東耀，汪仁煌.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢[J].工業(yè)儀表與自動化置，2002（12）.